锂离子电池充电时,Li+从正极脱嵌经过电解质嵌入负极,负极处于富锂态,同时电子的补偿电荷从外电路供给到负极,保证负极的电荷平衡。
放电时则相反,Li+从负极脱嵌,经过电解质嵌入正极,正极处于富锂态。在正常的充放电情况下,锂离子在层状结构的碳材料和层状结构的氧化物的层间嵌入和脱嵌,只引起层面间距变化,不破坏晶体结构,因此锂离子电池具有理想的可逆性。
锂离子电池主要由五部分构成:正极材料、负极材料、电解液、隔膜和包装材料。
锂电池材料占电池成本的70%以上,决定这电池的性能。其中正极材料是锂电池电化学性能的决定性因素,占锂电池成本的40%,电解液占10%,隔膜占15%。锂电池制造将各种锂电池材料组合成电芯,具有较高的技术壁垒。国际巨头有索尼、LG化学、松下等。国内企业主要有比亚迪、天津力神、比克等。
相比其他二次电池,锂离子电池具有工作电压高、能量密度高、循环寿命长、无记忆效应、可快速充电等优点。但是锂电池容易因为短路、过充等原因导致烧毁或者爆炸。在发生强烈碰撞或者温度过高时,稳定性会变差。
锂离子电池的工作电压为3.2-3.7V,是铅酸电池的近2倍,镍氢电池的3倍;能量密度100-200Wh/Kg,是铅酸电池的3-7倍,镍氢电池的2-3倍;循环寿命超过1000次,是铅酸电池的3倍,镍氢电池的2倍。
参考中国报告网发布《2018-2023年中国锂电池市场发展现状与投资趋势研究报告》
但是锂电池不耐受过充,也不耐受过放,过充和过放都会缩短电池使用寿命。温度过高或剧烈碰撞也会减少电池寿命甚至导致爆炸。因此锂电池需要多重保护机制,如保护电路用于防止过充、过放、过载、过热,排气孔用于避免电池内部压力过大导致爆炸等。
电池检测行业概述
锂电池检测系统处于锂电池产业链的中游。锂电池检测系统主要用于功能性、安全性及可靠性检测,包括锂电池充放电检测、BMS检测、锂电池组及工况模拟检测等,贯穿锂电池组研发、生产到工程应用各环节的功能及性能检测和评价。我国的锂离子电池检测开始于20世纪80年代,出现了能耗式充放电系统生产企业。20世纪90年代,国外知名企业,如Digatron、Bitrode等进入中国,此时锂电池主要是单体电池,锂电池检测也主要针对单体电池的挤压、冲撞、针刺、充放电测试及保护板测试。
21世纪初,3C产品对锂离子电池市场需求快速增加,锂电池检测系统得到大量应用,星云电子、台湾承德等企业相继成立。2010年后,锂电池开始应用于新能源汽车、储能等领域,自动化测试水平快速提升,出现了能量回馈式充放电测试系统、大功率高精度工况模拟系统、BMS测试系统等。
锂离子电池检测可以分为电芯分选检测系统、充放电检测系统、保护板检测系统、线束检测系统、BMS检测系统、模组EOL检测系统、电池组EOL检测系统、工况模拟检测系统等。
电芯分选检测是检测电芯的一致性并分组,自动分选机可达5000颗/小时以上的分选效率。充放电系统可以用于电池组循环充电、放电功能、容量和寿命等性能检测。
保护板检测系统用于检测锂电池保护板(PCM)系统的安全保护功能、电量管理功能和性能指标。BMS检测系统用于检测锂电池BMS的安全保护功能、电量管理功能和性能指标。这些系统和产品分别适用于3C产品、电动自行车等使用的单个电芯或小电池组,也适用于电动汽车和储能领域使用的大型的电池模组。
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